autor: f.co javier del pozo llorente · formula quÍmica: ... valencia del carbono en todos estos...

Autor: F.co Javier del Pozo Llorente

Ldo. en C.C. Químicas

Profesor del departamento de C.C. Naturales Colegio M.M. Concepcionistas (Segovia)

Formulación y Nomenclatura de Química Inorgánica parte I – compuestos binarios

1 Departamento de C.C. Naturales – Colegio M.M. Concepcionistas de Segovia

CONCEPTOS

FORMULA QUÍMICA:

Una fórmula química expresa la composición de un compuesto por medio de los símbolos de los elementos de los átomos que los componen y de subíndices numéricos que indican las proporciones en las que esos átomos están en los compuestos.

Ejemplos:

• La fórmula del agua es H2O. Esto significa que la molécula de agua está compuesto por dos átomos de hidrógeno por cada uno de oxígeno.

• La fórmula del ácido sulfúrico es H2SO4. Esto significa que cada molécula de ácido sulfúrico está formada por 2 átomos de hidrógeno, 1 de azufre y 4 de oxígeno.

VALENCIA Y Nº DE OXIDACION:

Con frecuencia se confunden los conceptos de valencia y de grado o número de oxidación porque sus valores, en números enteros, suelen coincidir. Sin embargo significan cosas distintas.

Se entiende como VALENCIA a la capacidad de combinación de un elemento, expresada en nº de átomos de hidrógeno con los que puede combinarse, o bien, el nº de enlaces sencillos posibles del citado elemento.

Esta capacidad de combinación viene dada por el nº de electrones cedidos, captados o compartidos para formar esos enlaces sencillos y que es consecuencia de la configuración electrónica de cada elemento.

Los electrones que participan en el enlace químico son los situados en la capa más externa de un átomo. A estos electrones se les denomina electrones de valencia y a la última capa, capa de valencia.

Dependiendo de su configuración electrónica, un elemento puede participar con diferente número de electrones al formar diferentes sustancias, por tanto, podrá tener varias valencias.

La valencia es siempre un número entero, sin signo, puesto que no se conciben valencias negativas y suele expresarse en números ordinarios.

El NÚMERO O ESTADO DE OXIDACIÓN de un elemento es la carga que se podría

asignar a un elemento en función de los electrones de valencia que toman parte en el enlace.

El nº de oxidación puede ser positivo si los electrones se ceden, o negativo, si se toman (caso de enlace iónico). Cuando los electrones se comparten (caso de enlace covalente) el nº de oxidación será positivo o negativo en función de la electronegatividad de cada elemento, es decir, el nº de oxidación de un átomo en un compuesto será la carga eléctrica que tendría dicho átomo si los electrones de los enlaces covalentes se asignasen al átomo más electronegativo.

Conviene advertir que en compuestos con más de un átomo de un mismo elemento el nº de oxidación puede incluso resultar fraccionario.



EJEMPLOS:

En el H2O la valencia del oxigeno es 2, pero su nº de oxidación es –2 (O2-); en el H2O2 la valencia del oxigeno sigue siendo 2, pero su nº de oxidación es -1 (grupo O2

2-).

En el metano (CH4) el nº de oxidación del C es –4 (C H 4); en el cloruro de metileno

(CH2Cl2) es 0 (C H2 Cl2) y en el tetracloruro de carbono (CCl4) es +4 (C Cl4); sin embargo la

valencia del carbono en todos estos compuestos es siempre 4.

En general para asignar los nºs de oxidación se emplean un conjunto de reglas y serán muy útiles al estudiar las reacciones de transferencia de electrones.

Se recomienda estudiar las valencias y/o estados de oxidación de los elementos sobre un sistema periódico. Es más práctico y coherente, ya que, como se ha dicho, las valencias dependen de la configuración electrónica y ésta también determina su ordenación en el sistema periódico, por lo que todo está directamente relacionado.

A continuación se proponen una tabla donde se recogen las valencias más importantes de los elementos más representativos, junto con un sistema periódico donde están indicados los estados de oxidación de todos los elementos.

Desde el punto de vista de la formulación nos vamos a fijar sobre todo en el concepto de valencia, y para sacar todo el partido a este texto, se recomienda hacer un esfuerzo y memorizar, por lo menos, la tabla siguiente.

Valencias más importantes de los elementos más representativos

NO METALES

Halógenos Anfígenos Nitrogenoideos Carbonoideos Térreos

H, F 1 Cl, Br, 1, 3, 5, 7 I

O 2 S Se 2, 4, 6 Te

N P 3, 5 As Sb

C (2), 4

Si 4

B 3

METALES

Alcalinos Alcalinotérreos Térreos Carbonoideos Nitrogenoideos

Li , Na, K, Rb, 1 Cs, Fr

Be, Mg, Ca, Sr, 2 Ba, Ra

Al 3

Ge, Sn, 2, 4 Pb

Bi 3, 5

METALES DE TRANSICIÓN

Fe Co 2, 3 Ni

Cu 1, 2

Ag 1

Au 1, 3

Zn 2

Cd 2

Hg 1, 2

Pt, 2, 4 Pd

V 2, 3, 4, 5

Cr 2, 3, 6

Mn 2, 3, 4, 6, 7 Las valencias subrayadas en negrita corresponden al funcionamiento de estos elementos como no-metal

-4 +1

0 +1 -1 +4 -1



NOMENCLATURAS Para química inorgánica existen tres tipos de nomenclatura; la sistemática de la IUPAC, la

tradicional y la de Stock.

• La IUPAC (unión internacional de química pura y aplicada) propuso una nomenclatura sistemática basada en anteponer prefijos en función del nº de átomos de cada elemento (o grupos de átomos) presentes en la molécula.

• La nomenclatura tradicional se basa en utilizar prefijos y sufijos en función de la valencia utilizada por el elemento diferenciador en la molécula.

• La nomenclatura de Stock se basa en resaltar entre paréntesis la valencia del elemento diferenciador a continuación de éste, en números romanos.

Existen compuestos con nombre común que es el que se utiliza habitualmente.

En cada caso veremos ejemplos de cada tipo de nomenclatura y Aunque la sistemática de la IUPAC es la nomenclatura oficial de este curso, debemos conocer las otras dos, así como el nombre común de los compuestos.

Para la química orgánica se nombra cada compuesto en función del grupo o grupos funcionales que posea.



FORMULACIÓN INORGÁNICA

COMPUESTOS BINARIOS: Son los formados por dos elementos.

La manera de escribir la fórmula química de este tipo de compuestos es poniendo la valencia de un elemento como subíndice al otro (se intercambian las valencias). El subíndice nos indica el nº de átomos de ese elemento que forman la molécula. De este modo nos aseguramos la neutralidad de la molécula en función del estado de oxidación de cada uno de los elementos que la componen.

EJEMPLO:

ESQUEMA DE COMPÙESTOS BINARIOS

Elemento X con valencia A Elemento Y con valencia B Pueden formar el compuesto XBYA

A) compuestos con oxigeno B) compuestos con hidrógeno C) compuestos binarios de Metal + No Metal D) compuestos binarios de dos No Metales E) compuestos binarios de dos Metales

A.1. con un metal óxidos A.2. con un no-metal anhídridos

B.1. con un metal hidruros B.2. con un no-metal ácidos hidrácidos y otros compuestos de nombre común



A) COMPUESTOS CON OXIGENO

La valencia del oxigeno es 2, excepto en los peróxidos que es 1

Son compuestos del tipo M2Oz , siendo z la valencia del elemento M (como norma general, cuando z=1 el subíndice se omite).

Se escribe de la forma expresada; primero el elemento y después el oxigeno. Si es posible, se simplifican los subíndices (como norma general para todo tipo de compuestos).

Se nombran con la palabra genérica óxido seguida de la especifica del elemento.

A.1 OXIGENO + METAL

• Según la nomenclatura sistemática y como norma general para todos los compuestos, se anteponen prefijos en función del nº de átomos de cada elemento en la molécula;

mono si es uno di ó bi si es dos tri si es tres tetra si es cuatro penta si es cinco hexa si es seis

y así sucesivamente.

• Según la nomenclatura tradicional, se utilizan sufijos en función de la valencia utilizada por el metal. Como norma general se considera que:

� Si el metal tiene una única valencia .....ico

� Si el metal tiene dos valencias:

· Cuando utiliza la menor .....oso · Cuando utiliza la mayor .....ico

• Según la nomenclatura de Stock y como norma general, se destaca la valencia del metal a continuación de éste.

EJEMPLOS: Sistemática Tradicional Stock

Fe2O3 trióxido de dihierro óxido férrico óxido de hierro (III)

Fe2O2=FeO monóxido de hierro óxido ferroso óxido de hierro (II)

Na2O (mono)óxido de (di)sodio óxido sódico óxido de sodio [(I)]

CaO (mono)óxido de calcio óxido cálcico óxido de calcio [(II)]

ZnO (mono)óxido de zinc óxido zíncico óxido de zinc [(II)]

PtO2 dióxido de platino óxido platínico óxido de platino (IV)

Cu2O monóxido de (di)cobre óxido cuproso óxido de cobre (I)

Au2O monóxido de dioro óxido auroso óxido de oro (I)

Los prefijos entre paréntesis no son erróneos pero son innecesarios, (ya que el metal tiene una sola valencia y no existe otra posibilidad de combinación) por lo que se suelen omitir, al igual que las valencias entre corchetes [(...)] en la nomenclatura de Stock.



A.2 OXIGENO + NO-METAL

También se les denomina con la palabra genérica óxido pero en la nomenclatura tradicional se les conoce como anhídridos.

Para la nomenclatura tradicional y puesto que un no-metal puede tener más de dos valencias, se utilizan, a parte de los que ya conocemos, los siguientes prefijos y sufijos:

� Si tiene tres posibles valencias;

· cuando utiliza la menor (pref.) hipo.....oso (suf.) · cuando utiliza la del medio .....oso · cuando utiliza la mayor .....ico

� Si tiene cuatro posibles valencias;

· cuando utiliza la menor hipo.....oso · cuando utiliza la segunda menor .....oso · cuando utiliza la segunda mayor .....ico · cuando utiliza la mayor per.....ico

En el resto de nomenclaturas utilizamos las reglas generales que ya hemos visto. EJEMPLOS: Sistemática tradicional Stock

Cl2O óxido de dicloro anhídrido hipocloroso óxido de cloro (I)

Cl2O3 trióxido de dicloro anhídrido cloroso óxido de cloro (III)

Cl2O5 pentaóxido de dicloro anhídrido clórico óxido de cloro (V)

Cl2O7 heptaóxido de dicloro anhídrido perclórico óxido de cloro (VII)

N2O3 trióxido de dinitrógeno anhídrido nitroso óxido de nitrógeno (III)

N2O5 pentaóxido de dinitrógeno anhídrido nítrico óxido de nitrógeno (V)

SiO2 dióxido de silicio anhídrido silícico óxido de silicio (IV)

P2O5 pentaóxido de difósforo anhídrido fosfórico óxido de fósforo (V)

CO2 dióxido de carbono anhídrido carbónico óxido de carbono (IV)

SO3 trióxido de azufre anhídrido sulfúrico óxido de azufre (VI)

PERÓXIDOS

Los peróxidos contienen el grupo peroxo = O22- (–O–O– ), en el que el oxigeno funciona

con nº de oxidación –1. El más importante es el peróxido de hidrógeno ( H2O2) o agua oxigenada, aunque existen bastantes compuestos que contienen el grupo peroxo, sobre todo en química orgánica.



B) COMPUESTOS CON HIDRÓGENO

La valencia del hidrógeno siempre es 1

B.1 HIDRÓGENO + METAL

Son compuestos del tipo MHx. La fórmula se escribe de esta forma; primero el metal y luego el H, ya que la IUPAC dice que se debe escribir el elemento más electronegativo a la derecha.

Se nombran con la palabra genérica de hidruro más la específica del metal. La terminación .....uro denota que el elemento al que se aplica es el más electronegativo, es decir, funciona con estado de oxidación negativo en la molécula (en este caso el H con –1. Veremos ejemplos en compuestos binarios formados por un metal y un no-metal)

Para cada tipo de nomenclatura podemos seguir las normas generales expresadas anteriormente.

EJEMPLOS:

Sistemática tradicional Stock

LiH hidruro de litio hidruro lítico hidruro de litio [(I)] CaH2 dihidruro de calcio hidruro cálcico hidruro de calcio [(II)] BH3 trihidruro de boro hidruro bórico hidruro de boro [(III)] CuH monohidruro de cobre hidruro cuproso hidruro de cobre (I) CuH2 dihidruro de cobre hidruro cúprico hidruro de cobre (II) SnH4 tetrahidruro de estaño hidruro estánnico hidruro de estaño (IV)

B.2 HIDRÓGENO + NO-METAL

Forman un tipo de compuestos llamados ácidos hidrácidos que se denominan con la forma ácido ......hídrico.

Se escriben de la forma HYX , con el no-metal (X) a la derecha (siendo Y la valencia de éste). Esto es debido a que en este caso el no-metal es el más electronegativo, por lo que también es correcto denominarlos “X...uro de hidrógeno”.

En este tipo de compuestos el no-metal siempre va a utilizar la menor de sus valencias (ya que es su valencia iónica que se corresponde con su estado de oxidación negativo).

EJEMPLOS:

Nombre sistemático en disolución acuosa

HF (F- = ion fluoruro) fluoruro de hidrógeno ácido fluorhídrico HCl (Cl- = “ cloruro) cloruro de hidrógeno ácido clorhídrico H2S (S2- = “ sulfuro) sulfuro de hidrógeno ácido sulfhídrico HI (I- = “ yoduro) yoduro de hidrógeno ácido yodhídrico (iodhídrico) HCN (CN -= “ cianuro) cianuro de hidrógeno ácido cianhídrico (el HCN no es binario pero podemos considerar al grupo CN- (cianuro) análogamente a los grupos anteriores, por eso lo incluimos aquí).

Existen otros compuestos de nombre común formados por hidrógeno y un no-metal, como por ejemplo; H2O = agua, NH3 = amoniaco, CH4 = metano, PH3 = fosfina, AsH3 = arsina, SbH3 = estibina, SiH4 = silano y aunque tienen su correspondiente nombre sistemático ( n hidruro de X ), siempre se les suele denominar de la manera indicada.



C) COMPUESTOS BINARIOS DE METAL + NO-METAL

Este tipo de compuestos (salvo cuando el no-metal es H ó O) son sales iónicas, y se puede considerar que se forman cuando se sustituyen los hidrógenos de los ácidos hidrácidos (apartado anterior B.2) por metales.

Son compuestos de la forma MYXZ siendo Z la valencia del metal e Y la del no-metal, que siempre utiliza la más pequeña de sus valencias (su valencia iónica, es decir, su estado de oxidación negativo).

Se escriben de la forma reflejada (el X a la derecha y el M a la izquierda), lógicamente, porque el no-metal siempre va a ser el elemento más electronegativo.

Se nombran de forma general como X...uro de, seguida de la específica del metal.

EJEMPLOS:


NaCl cloruro de sodio cloruro sódico cloruro de sodio [(I)]

NiCl2 dicloruro de níquel cloruro niqueloso cloruro de níquel (II)

NiCl3 tricloruro de níquel cloruro niquélico cloruro de níquel (III)

Na2S sulfuro de (di)sodio sulfuro sódico sulfuro de sodio [(I)]

Al2S3 trisulfuro de dialuminio sulfuro alumínico sulfuro de aluminio [(III)]

Co2S3 trisulfuro de dicobalto sulfuro cobáltico sulfuro de cobalto (III)

PbF4 tetrafluoruro de plomo fluoruro plúmbico fluoruro de plomo (IV)

Fe3N2 dinitruro de trihierro nitruro ferroso nitruro de hierro (II)

HgBr monobromuro de mercurio bromuro mercurioso bromuro de mercurio (I)

KCN cianuro de potasio cianuro potásico cianuro de potasio

D) COMPUESTOS BINARIOS DE NO-METAL + NO-METAL

Se escriben de la forma YmXn, siendo n la valencia de Y y m la valencia (siempre la más pequeña) de X . Escribimos a la derecha el más electronegativo de los dos (X).

Se nombran, de forma general, como X...uro de seguida de la especifica de Y.

EJEMPLOS:


NCl3 tricloruro de nitrógeno cloruro nitroso cloruro de nitrógeno (III) SiC carburo de silicio carburo silícico carburo de silicio [(IV)] SF4 tetrafluoruro de azufre fluoruro sulfuroso fluoruro de azufre (IV)



E) COMPUESTOS BINARIOS DE DOS METALES

Estos compuestos reciben el nombre de aleaciones. Se nombran como aleación de ......, o con el nombre de uso industrial, por ejemplo latón (aleación de Cu y Zn) o bronce (aleación de Cu y Sn). Si uno de estos metales es el mercurio, se denomina amalgama.

EJERCICIOS:

Nombra los siguientes compuestos:


Ca3N2

Cr2O3

ZnO

NiCl2

CaF2

Ag2O

SeO2

HgO

CdS

CuCl

PtO2

N2O3

PbI2

FeS

Au2O3

CaO

PbO2

Na2O2

CuF2

HgCl2

BaH2



SnS

N2O

CrO3

HCl

SO3

H2Se

BH3

CoI2

GeC

Ag+Hg

Formúla de los siguientes compuestos:

Óxido plúmbico

Trioxido de diniquel

Anhídrido sulfuroso

Dióxido de azufre

Óxido de fósforo (III)

Anhídrido peryódico

Amoniaco

Hidruro plúmbico

Ácido bromhídrico

Fluoruro de hidrógeno

Hidruro de estaño (IV)

Ácido sulfhídrico

Yoduro de aluminio

Fosfuro de cobalto (II)

Bromuro de mercurio (I)

Sulfuro niqueloso

Fluoruro de calcio

Tribromuro de hierro

Metano

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